花建麗課題組在“純有機(jī)染料敏化太陽能電池”領(lǐng)域取得重要進(jìn)展
時間：2021-04-06 10:48:29學(xué)院：化學(xué)與分子工程學(xué)院學(xué)校：華東理工大學(xué)
近日，美國化學(xué)會志(J. Am. Chem. Soc.)發(fā)表了我?；ń惤淌谡n題組和洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)Grätzel教授課題組合作的研究成果《Influence of the Donor Size in D−π–A Organic Dyes for Dye-Sensitized Solar Cells》，將單一染料敏化的純有機(jī)染料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率刷新至10.65% (J. Am. Chem. Soc., 2014, 136 (15): 5722–5730. DOI: 10.1021/ja500280r)。
染料敏化太陽能電池是通過光敏化劑吸收太陽光子將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的一種新型光伏器件，是太陽能利用最為實(shí)用的方式之一。相對于價格高的釕染料和合成難度較高的卟啉類染料，純有機(jī)染料具有較高的摩爾消光系數(shù)、結(jié)構(gòu)的易設(shè)計(jì)性、光電性能的可調(diào)性及低成本等優(yōu)點(diǎn)，但其染料敏化太陽能電池的器件效率略低。該研究將兩種不同的吲哚啉大給體引入到喹喔啉類的D-π-A型純有機(jī)染料，并應(yīng)用于染料敏化太陽能電池，經(jīng)過對電解質(zhì)和對電極的優(yōu)化，最終得到以采用鈷電解質(zhì)和石墨烯金電極所制備出來的染料敏化太陽能電池達(dá)到最高效率。文章進(jìn)一步使用電化學(xué)阻抗譜，瞬態(tài)吸收光譜以及激光閃光光解等技術(shù)來進(jìn)行器件機(jī)理的理論研究，發(fā)現(xiàn)在鈷電解質(zhì)體系中采用大給體結(jié)構(gòu)可以有效地抑制鈷配合物和二氧化鈦表面的電子快速復(fù)合，提高電子壽命，大大提高了開路電壓，同時通過使用沉積了石墨烯的金對電極來取代傳統(tǒng)的鉑電極，大大降低了對電極與電解質(zhì)之間的界面電阻，提高了填充因子，從而提高了整體的光電轉(zhuǎn)換效率。
花建麗教授為我校“結(jié)構(gòu)可控先進(jìn)功能材料及其制備”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)的學(xué)科帶頭人之一，長期致力于有機(jī)染料敏化太陽能電池的研究。今年已在Chem. Sci. (2014, 5, 206–214), J. Phys. Chem. C (DOI: 10.1021/jp501173b), J. Mater. Chem. C (DOI: 10.1039/C4TC00169A) 等雜志上發(fā)表相關(guān)工作。
該工作由在讀博士生楊家保完成并受到Shaik M. Zakeeruddin的幫助。該研究得到了田禾院士領(lǐng)銜的“973”研究計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃和面上項(xiàng)目的資助。
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